Processamento de Materiais Cerâmicos

Prévia do material em texto

Clique para editar o estilo do título mestre
Clique para editar o estilo do subtítulo mestre
*
*
*
Processamento de 
Materiais Cerâmicos
Dachamir Hotza
Universidade Federal de Santa Catarina
1 INTRODUÇÃO
Clique para editar o estilo do título mestre
Clique para editar o estilo do subtítulo mestre
*
*
*
1 INTRODUÇÃO
1.1 Breve histórico
1 INTRODUÇÃO
*
*
*
Cerâmica: origem, antiguidade
Keramos = “coisa queimada” (grego)
5000 A.C.: artefatos de argila (earthenware), louça de barro (pottery)
3500 A.C.: torno de oleiro
1000 A.C.: porcelana (China)
[Norton,1952; Reed, 1995]
1 INTRODUÇÃO
*
*
*
Idade contemporânea 	
Séc. 18: porcelana (Alemanha), colagem, extrusão, forno túnel
Séc. 19: mecanização, microscopia ótica, cones pirométricos
Séc. 20: raios X, microscopia eletrônica, materiais sintéticos, automatização
[Norton,1952; Reed, 1995]
1 INTRODUÇÃO
Clique para editar o estilo do título mestre
Clique para editar o estilo do subtítulo mestre
*
*
*
1 INTRODUÇÃO
1.2 Definição de cerâmica
1 INTRODUÇÃO
*
*
*
Cerâmica: definição tradicional
Minerais de composição inconstante e pureza duvidosa são expostos a um tratamento térmico não-mensurável, que dura o suficiente para permitir que reações desconhecidas ocorram de modo incompleto, formando produtos heterogêneos e não-estequiométricos, conhecidos com o nome de materiais cerâmicos.
[Gugel apud Claussen, 1995]
1 INTRODUÇÃO
*
*
*
Cerâmica: definição moderna
Materiais cerâmicos são compostos sólidos formados pela aplicação de calor, algumas vezes calor e pressão, constituídos por ao menos 
um metal (M) e um sólido elementar não-metálico (SENM) ou um não-metal (NM),
dois SENM, ou
um SENM e um não-metal (NM)
[Barsoum, 1997]
1 INTRODUÇÃO
*
*
*
Metais e não-metais
Metais (M): Na, Mg, Ti, Cr, Fe, Ni, Zn, Al... 
Não-metais (NM): N, O, H, halogênios, gases nobres...
Sólidos elementares não-metálicos (SENM): isolantes (B, P, S, C ) ou semicondutores (Si, Ge)
[Barsoum, 1997]
1 INTRODUÇÃO
*
*
*
Tabela periódica dos elementos
[Schaffer, 1999:27]
1 INTRODUÇÃO
*
*
*
Tabela periódica dos elementos
[Schaffer, 1999:27]
1 INTRODUÇÃO
*
*
*
Exemplos de combinações
M + NM: MgO, Al2O3, BaTiO3, YBa2Cu3O7...
M + SENM: TiC, ZrB2...
SENM + SENM: SiC, B4C
SENM + NM: SiO2, Si3N4 
[Barsoum, 1997]
1 INTRODUÇÃO
Clique para editar o estilo do título mestre
Clique para editar o estilo do subtítulo mestre
*
*
*
1 INTRODUÇÃO
1.3 Classificação e aplicações da cerâmica
1 INTRODUÇÃO
*
*
*
Cerâmica, vidro, argamassa
1 INTRODUÇÃO
*
*
*
Cerâmica tradicional x avançada
[Barsoum, 1997; Reed, 1995]
1 INTRODUÇÃO
Cerâmica
Matérias-primas
Estrutura
Proprie-dades
Processa-mento
Aplicações
Tradicional (silicatos)
naturais, minerais industriais (<98% pureza)
não-uniforme, porosa
mecânica, estética
olaria, colagem, prensagem, extrusão, queima
construção, produtos domésticos
Avançada (alto de-sempenho, alta tecno-logia)
produtos químicos industriais (>98% pureza)
homogênea, menos porosa
elétrica, magnética, nuclear, ótica, mecânica, térmica, química, biológica
prensagem isostática, moldagem por injeção, sinterização, ligação por reação
eletrônica, estrutural, química, refratários
*
*
*
Produtos e aplicações 
[Barsoum, 1997; Reed, 1995]
Térmica
Elétrica
Magnética
Ótica
Nuclear
Química
Biológica
Mecânica
Estética
1 INTRODUÇÃO
*
*
*
Funções térmicas
[Barsoum, 1997; Reed, 1995]
1 INTRODUÇÃO
Funções
Classes
Aplicações
Exemplos
condutividade 
trocadores de calor para pacotes eletrônicos
AlN
Térmicas
isolamento
revestimentos isolantes para fornos de alta temperatura
fibras de SiO2, Al2O3, ZrO2
refratariedade
revestimentos isolantes para fornos de alta temperatura (metais fundidos, escórias)
SiO2, Al2O3, ZrO2
*
*
*
Funções elétricas
[Barsoum, 1997; Reed, 1995]
1 INTRODUÇÃO
Funções
Classes
Aplicações
Exemplos
condutividade
elementos de aquecimento para fornos
SiC, ZrO2, MoSi2
Elétricas
ferroeletricidade
capacitores
BaTiO3, SrTiO3
isolamento
substratos de circuitos eletrônicos
Al2O3, AlN
*
*
*
Funções magnéticas
[Barsoum, 1997; Reed, 1995]
1 INTRODUÇÃO
Funções
Classes
Aplicações
Exemplos
magnetos duros
ímãs de ferrite
(Ba,Sr)O·6Fe2O3
Magnéticas e super-condutoras
magnetos moles
núcleos de transformadores
(Zn,M)·6Fe2O3, com M=Mn,Co, Mg
supercondutividade
fios e magnetômetros
YBa2Cu3O7
*
*
*
Funções óticas
[Barsoum, 1997; Reed, 1995]
1 INTRODUÇÃO
Funções
Classes
Aplicações
Exemplos
translucência
materiais para lâmpadas de Na
Al2O3, MgO
Óticas
transparência
cabos de fibra ótica
SiO2
transparência ao infravermelho
janelas para laser infravermelho
CaF2, SrF2, NaCl
*
*
*
Funções nucleares
[Barsoum, 1997; Reed, 1995]
1 INTRODUÇÃO
Funções
Classes
Aplicações
Exemplos
fissão
combustível
UO3, UC
Nucleares
fissão
moderadores de nêutrons
C, BeO
fissão, fusão
revestimentos em reatores
C, SiC
*
*
*
Funções químicas
[Barsoum, 1997; Reed, 1995]
1 INTRODUÇÃO
Funções
Classes
Aplicações
Exemplos
catálise
suporte de catalisador
Mg2Al4Si5O15
Químicas
condutividade sensitiva a gases
sensores de gases
ZnO, ZrO2, SnO2, Fe2O3
separação
filtros
SiO2, Al2O3
*
*
*
Funções biológicas
[Barsoum, 1997; Reed, 1995]
1 INTRODUÇÃO
Funções
Classes
Aplicações
Exemplos
biocompatibilidade
cimentos
CaHPO4·2H2O
Biológicas
biocompatibilidade
próteses estruturais
Al2O3
*
*
*
Funções mecânicas
[Barsoum, 1997; Reed, 1995]
1 INTRODUÇÃO
Funções
Classes
Aplicações
Exemplos
dureza
ferramentas de corte
Al2O3, Si3N4, ZrO2, TiC
Mecânicas
refratariedade estrutural
estatores e lâminas de turbina
Al2O3, Si3N4, MgO, SiC
resistência a desgaste, abrasão
mancais
Al2O3, Si3N4, ZrO2, SiC
*
*
*
Funções estéticas
[Barsoum, 1997; Reed, 1995]
1 INTRODUÇÃO
Funções
Classes
Aplicações
Exemplos
cerâmica de mesa
pratos, xícaras, vasos
louça, porcelana
Estéticas
cerâmica de revestimento
pisos, azulejos
grés, porcelanato
cerâmica sanitária
vasos sanitários, pias
louça, porcelana
Clique para editar o estilo do título mestre
Clique para editar o estilo do subtítulo mestre
*
*
*
1 INTRODUÇÃO
1.4 Processamento industrial cerâmico
1 INTRODUÇÃO
*
*
*
Fluxograma genérico
[Reed, 1995:12]
1 INTRODUÇÃO
*
*
*
Revestimento cerâmico
[Ring, 1996:2]
1 INTRODUÇÃO
*
*
*
Revestimento cerâmico
[Ring, 1996:2]
1 INTRODUÇÃO